多自由度平移运动的柔性并联机构制造技术

技术编号:24321627 阅读:25 留言:0更新日期:2020-05-29 16:55
本发明专利技术涉及一种多自由度平移运动的柔性并联机构,第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器分别驱动第一柔性运动支链、第二柔性运动支链和第三柔性运动支链的上端分别地沿第一导轨、第二导轨和第三导轨平移,第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器牵拉各柔性运动支链而使各柔性运动支链弯曲变形,由于各柔性运动支链中柔性杆相互平行且长度相等,使得各柔性运动支链上连接件和下连接件保持平行,所以与各柔性运动支链下连接件固定连接的移动平台就保持水平地平移;通过控制装置控制第一驱动器、第二驱动器和第三驱动器分别沿第一导轨、第二导轨和第三导轨平移至不同的位置,就可以使得移动平台在竖直方向及任意的水平方向移动。

Flexible parallel mechanism with multi DOF translational motion

【技术实现步骤摘要】
多自由度平移运动的柔性并联机构
本专利技术涉及一种空间多自由度平移运动的柔性并联机构,属于柔性并联机器人技术。
技术介绍
三自由度平移并联机构是少自由度并联机构的一种非常重要的构型,其运动平台能够实现空间三维的快速平移运动。由于这类机器人具有结构简单、控制方便、成本低、微动精度高等特点,所以这类机器人被广泛应用在食品、医药、电子、化工等行业的物料分拣作业过程中。目前,分拣作业中应用最广泛的三自由度平移运动并联机构是Delta型机构。Delta型机构由机架、移动平台与3支连接机架和移动平台的运动支链组成。每条运动支链中均具有限制移动平台转动的平行四边形机构,使得移动平台不能旋转只能在空间中移动。由于平行四边形中的铰链副具有一定的运动限制,使得Delta型机构无法获得很大的工作空间。为了获得大的工作空间,只有使用大尺寸的Delta型机构。显然大尺寸的Delta型机构会带来更高的制造成本以及更大的装配空间。而且,现有并联机构人机共融性较差,使用时通常需要保护罩,以防止对人体或周围环境的伤害。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种多自由度平移运动的柔性并联机构,能够实现移动平台在空间坐标系中多个自由度的平移运动。为实现上述目的,本专利技术提供一种多自由度平移运动的柔性并联机构,采用如下技术方案:一种多自由度平移运动的柔性并联机构,包括以下部分:机架,具有第一导轨、第二导轨……第N导轨,N为大于等于3的正整数;第一导轨、第二导轨……第N导轨上分别滑动连接有第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器;机架上连接有第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链;第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链均具有平行设置的上连接件和下连接件,上连接件和下连接件之间至少连接有3根相互平行且长度相等的柔性杆;所述上连接件具有与各柔性运动支链一端连接的上连接面,所述下连接件具有与各柔性运动支链另一端连接的下连接面,所述上连接面与下连接面平行;第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链的上连接件分别固定在第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器上,第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链的下连接件均固定设置。优选地,所述上连接件和下连接件之间设有多个保持片,各柔性杆穿过保持片上的过孔,相邻的两块保持片之间具有一定距离。优选地,相邻的两个保持片之间设有支撑弹簧。在机架和移动平台之间,可以设置有更多的导轨、驱动器和柔性运动支链。移动平台的实际位移由所有柔性运动支链的最小弹性势能总和来确定。优选地,所述第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链均具有一节或者多节圆柱形的刚性保持节,所述柔性杆从刚性保持节的通孔中穿过。优选地,所述第一导轨、第二导轨……第N导轨的上端连接于正N边形连接板的各个顶点处;所述第一导轨、第二导轨……第N导轨的下端连接在一起;优选地,所述N等于3。优选地,所述第一导轨、第二导轨……第N导轨的上端连接于正N边形连接板的各个顶点处;第一导轨、第二导轨……第N导轨相互平行且均沿上下方向延伸;优选地,所述N等于3。优选地,所述第一导轨、第二导轨……第N导轨均沿水平方向延伸,优选地,所述N等于3,所述第一导轨、第二导轨、第三导轨连接成“Y”形结构。优选地,所述第一导轨(13)、第二导轨(14)……第N导轨连接形成正N边形;优选地,所述N等于3。优选地,所述柔性杆由超弹性材料制成。优选地,所述下连接件固定在移动平台上。如上所述,本专利技术涉及的一种多自由度平移运动的柔性并联机构,具有以下有益效果:在本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构中,第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器分别驱动第一柔性运动支链、第二柔性运动支链……第N柔性运动支链的上端分别地沿第一导轨、第二导轨……第N导轨平移,第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器牵拉各柔性运动支链而使各柔性运动支链弯曲变形,由于各柔性运动支链中各柔性杆相互平行且长度相等,使得各柔性运动支链的上连接件和下连接件保持平行,所以与下连接件的移动平台就保持水平地平移;通过控制装置控制第一驱动器、第二驱动器……第N驱动器分别沿第一导轨、第二导轨……第N导轨平移至不同的位置,就可以使得移动平台在竖直方向及任意的水平方向移动。因此,本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构能够实现在空间坐标系中平移运动,达到更好的人机共融效果。附图说明图1显示为本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构的第一种实施例的结构示意图;图2显示为本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构的第二种实施例的结构示意图;图3显示为本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构的第三种实施例的结构示意图;图4显示为本专利技术的一种多自由度平移运动的柔性并联机构的第四种实施例的结构示意图;图5显示为柔性运动支链的结构示意图;图6显示为保持片的结构示意图;元件标号说明1机架18第一导轨2连接板19第二导轨3第一导轨20第三导轨4第二导轨21第一驱动器5第三导轨22第二驱动器6机架23第三驱动器7连接板24移动平台8第一导轨25第一柔性运动支链9第二导轨26第二柔性运动支链10第三导轨27第三柔性运动支链11机架28上连接件12三角框架29下连接件13第一导轨30柔性杆14第二导轨31保持片15第三导轨32过孔16机架33刚性保持节17三角框架34通孔具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本专利技术可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本专利技术可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更
技术实现思路
下,当亦视为本专利技术可实施的范畴。在本说明书的描述说明中,N代表整数,大于等于3。如图1至图4所示,本专利技术提供一种多自由度平移运动的柔性并联机构,包括以下部分:机架1/6/11/16,具有第一导轨3/8/13/18、第二导轨4/9/14/19……第N导轨,N为大于等于3的正整数;第一导轨3/8/13/18、第二导轨4/9/14/19……第N导轨上分别滑动连接有第一驱动器21、第二驱动器22……第N驱动器;移动平台24,与机架1/6/11/16之本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种多自由度平移运动的柔性并联机构,其特征是,包括以下部分:/n机架(1/6/11/16),具有第一导轨(3/8/13/18)、第二导轨(4/9/14/19)……第N导轨,N为大于等于3的正整数;第一导轨(3/8/13/18)、第二导轨(4/9/14/19)……第N导轨上分别滑动连接有第一驱动器(21)、第二驱动器(22)……第N驱动器;/n机架(1/6/11/16)上连接有第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链;/n第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链均具有平行设置的上连接件(28)和下连接件(29),上连接件(28)和下连接件(29)之间至少连接有3根相互平行且长度相等的柔性杆(30);所述上连接件(28)具有与各柔性运动支链一端连接的上连接面,所述下连接件(29)具有与各柔性运动支链另一端连接的下连接面,所述上连接面与下连接面平行;/n第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链的上连接件(28)分别固定在第一驱动器(21)、第二驱动器(22)……第N驱动器上,第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链的下连接件(29)均固定设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多自由度平移运动的柔性并联机构,其特征是,包括以下部分:
机架(1/6/11/16),具有第一导轨(3/8/13/18)、第二导轨(4/9/14/19)……第N导轨,N为大于等于3的正整数;第一导轨(3/8/13/18)、第二导轨(4/9/14/19)……第N导轨上分别滑动连接有第一驱动器(21)、第二驱动器(22)……第N驱动器;
机架(1/6/11/16)上连接有第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链;
第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链均具有平行设置的上连接件(28)和下连接件(29),上连接件(28)和下连接件(29)之间至少连接有3根相互平行且长度相等的柔性杆(30);所述上连接件(28)具有与各柔性运动支链一端连接的上连接面,所述下连接件(29)具有与各柔性运动支链另一端连接的下连接面,所述上连接面与下连接面平行;
第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链的上连接件(28)分别固定在第一驱动器(21)、第二驱动器(22)……第N驱动器上,第一柔性运动支链(25)、第二柔性运动支链(26)……第N柔性运动支链的下连接件(29)均固定设置。


2.根据权利要求1所述的多自由度平移运动的柔性并联机构,其特征在于:所述上连接件(28)和下连接件(29)之间设有多个保持片(31),各柔性杆(30)穿过保持片(31)上的过孔(32),相邻的两块保持片(31)之间具有一定距离。


3.根据权利要求1所述的多自由度平移运动的柔性并联机构,其特征在于:相邻的两个保持片(31)之间设有支撑弹簧。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员:徐凯刘旭陈煜阳吴中昊吴百波王龙飞
申请(专利权)人:上海交通大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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